深圳市砼行業(yè)尾礦砂綜合利用

陳愛芝 張 禹 鄭熙澤

(深圳市水泥及制品協(xié)會(huì))

引言

深圳市作為較早推廣預(yù)拌混凝土及預(yù)拌砂漿的城市，在過去的2014年度，全行業(yè)共生產(chǎn)混凝土2780 萬立方米，占全省產(chǎn)量的16%。由于天然砂資源日益匱乏，深圳地區(qū)的巖石尾礦砂在預(yù)拌砂漿、預(yù)拌混凝土中已經(jīng)普遍應(yīng)用，巖石尾礦砂不宜單獨(dú)作為細(xì)骨料配制使用，宜與天然砂、機(jī)制砂配制成混合砂后應(yīng)用于建筑工程。目前，深圳市的天然砂都是珠江口的水洗砂，砂經(jīng)水洗淡化后，細(xì)顆粒含量丟失，砂漿或混凝土拌合物粘聚性差，易離析。經(jīng)大量實(shí)踐證明，摻入巖石尾礦砂能有效改善水洗砂的級(jí)配，提高拌合物的和易性和可泵性。

1 尾礦砂、水洗砂的試驗(yàn)

1.1 四個(gè)混凝土公司尾礦砂試驗(yàn)

表1 交港尾礦砂的篩分結(jié)果

表2 中天元尾礦砂篩分結(jié)果

表3 晉榮尾礦砂篩分結(jié)果

表4 華全尾礦砂篩分結(jié)果

以上是四個(gè)混凝土公司的尾礦砂篩分結(jié)果。從尾礦砂篩分得到的結(jié)果均為粗砂，尾礦砂的顆粒形狀都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，其中石粉含量(MB 值)平均值在5.0%附近，含泥量分別為4.9%、2.9%、4.5%。

圖1 交港尾礦砂

圖2 華全尾礦砂

表5 尾礦砂各性能指標(biāo)

1.2 廣東省珠三角建筑用天然砂試驗(yàn):

表6 深圳水洗砂篩分結(jié)果

表7 東莞水洗砂篩分結(jié)果

1.3 混合砂

表8 混合砂篩分試驗(yàn)

2 混凝土配合比

本次對(duì)四個(gè)混凝土公司用尾礦砂生產(chǎn)C30 混凝土的配合比做一個(gè)對(duì)比分析，尾礦砂的細(xì)度模數(shù)均在3.1～3.4 之間，用25%、35.%、50%的比例來替代天然砂。以混凝土基準(zhǔn)配合比作為對(duì)比試驗(yàn)，用不同的取代率配制混凝土，以四個(gè)公司C30 混凝土的強(qiáng)度及和易性作比較。同時(shí)有的公司在使用尾礦砂生產(chǎn)混凝土?xí)r，為了更好的改善混凝土的和易性和保水性，摻入一定量的新型增效劑(CTF)，做到混凝土不泌水，提高了混凝土強(qiáng)度。

表9 交港混凝土公司試配配合比

交港混凝土公司試配原材料:

水泥:廣東英德海螺P.I42.5

外加劑:東莞富盛聚羧酸 摻量為2.3%。

尾礦砂摻量占用砂總量的35%，混合砂細(xì)度模數(shù)為2.6，含泥量為2.9%，水膠比0.51

坍落度210mm，擴(kuò)展度560mm。石粉含量4.3%，該配合比拌合物的和易性和保水性良好，用于實(shí)際生產(chǎn)多個(gè)工程，強(qiáng)度均在35Mpa 以上。

表10 中天元混凝土公司試配配合比

中天元混凝土公司試驗(yàn)原材料:

水泥:中材水泥P.O42.5R 外加劑:五三奈系摻量達(dá)到4.0%(不摻尾礦砂的摻量為2.4%)，尾礦砂摻量占用砂總量的50%，混合砂細(xì)度模數(shù)為2.7，含泥量為4.9%，水膠比0.6，

坍落度在180mm，擴(kuò)展度為520mm，石粉含量4.9%，試拌狀態(tài)較好。該配合比的強(qiáng)度偏低，原因水膠比大，總膠材用量少于其它3 個(gè)公司，尾礦砂的含泥量高也是影響強(qiáng)度的原因。在實(shí)際工程應(yīng)用上符合要求，均沒出現(xiàn)裂縫等問題。

表11 晉榮混凝土公司試配配合比

晉榮混凝土公司試配原材料:

水泥:海螺水泥P.O42.5 外加劑:東莞富盛聚羧酸 摻量2.7%(不摻尾礦砂摻量2.0%)。尾礦砂摻量占用砂總量的25%，混合砂的細(xì)度模數(shù)2.5，含泥量3.5%，水膠比:0.56

坍落度為175mm、擴(kuò)展度480mm，石粉含量3.9%。拌制出來的混凝土工作性能符合工程泵送要求。

華全混凝土公司試配原材料:

水泥:海螺水泥P.O42.5

外加劑:佛山華軒奈系摻量2.6%(不摻尾礦砂摻量2.1%)

表12 華全混凝土公司試配配合比

尾礦砂占總用砂量50%，混合砂的細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量3.5%，水膠比:0.49

坍落度180mm、擴(kuò)展度560mm。石粉含量2.9%，拌制出的混凝土和易性和保水性很好，強(qiáng)度高于以上3 個(gè)公司。原因水膠比小，采用尾礦砂、水洗砂、機(jī)制砂三種不同的顆粒級(jí)配達(dá)到最優(yōu)的級(jí)配模數(shù)，達(dá)到最佳效果。

圖3 交港現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土拌合物

圖5 晉榮現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土拌合物圖

3 結(jié)果分析

圖4 中天元試配現(xiàn)場(chǎng)混凝土拌合物

圖6 華全現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土拌合物

從以上四個(gè)混凝土公司生產(chǎn)用原材料分析，中天元用中材水泥，另外三家均采用海螺水泥。外加劑四家混凝土公司用了三個(gè)品種，三家用的是聚羧酸，一家用奈系。從摻量看，奈系的較高，要達(dá)到4.0%的摻量，而聚羧酸摻量在2.3%～2.7%之間。交港混凝土公司用海螺P.I42.5 水泥，強(qiáng)度值最高。晉榮、華全用海螺P.O42.5 水泥，混凝土強(qiáng)度值達(dá)到試配及實(shí)際生產(chǎn)要求，中天元用中材P.o42.5 水，強(qiáng)度值達(dá)到108%，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)可考慮提高膠材用量，減小用水量，從而保證混凝土出廠強(qiáng)度。

根據(jù)尾礦砂的組成生產(chǎn)的混凝土強(qiáng)度都能符合混凝土用砂標(biāo)準(zhǔn)。尾礦砂的顆粒形狀和級(jí)配與天然砂不同，實(shí)際生產(chǎn)中尾礦砂完全可取代天然砂作為混凝土的細(xì)骨料，存在顆粒級(jí)配不理想的狀況下，怎樣調(diào)整尾礦砂與機(jī)制砂及天然砂之間的級(jí)配來保證混凝土強(qiáng)度和工作性能，將是我們長期在實(shí)踐中去不但了解和解決的問題。

目前在深圳有很多企業(yè)通過添加增效劑CTF 來改善水分子與無機(jī)不溶顆粒的接觸面積，使無機(jī)不溶物的顆粒充分水化，達(dá)到拌合物的保水作用。

4 結(jié)論

(1)尾礦砂的摻入可解決企業(yè)用砂難的困境，且尾礦砂采用不同的摻量，混凝土的工作性能均能滿足施工要求，強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)用不同水泥品種和不同類型的外加劑，摻用尾礦砂、機(jī)制砂、天然砂混合使用，配制的混凝土不影響其工作性能。尾礦砂的摻量可根據(jù)其細(xì)度模數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

(3)利用廢棄的尾礦砂作為混凝土生產(chǎn)的細(xì)骨料，能夠滿足混凝土強(qiáng)度，同時(shí)節(jié)約石材、礦材資源，減少環(huán)境污染。既能保護(hù)環(huán)境合理利用資源，又能在社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益上取得成就。

［1］鄧初首、夏勇 尾礦砂在大流動(dòng)性混凝土中的應(yīng)用研究［J］礦冶工程，2010，30(1):9～12.

［2］劉治寧、馬傳高、馬穎.尾礦砂在混凝土中的應(yīng)用［J］商品混凝土，2013，(7).

［3］孫書武、董欣偉.尾礦砂在商品混凝土中的應(yīng)用［J］河南建材，2008，(5):43～44.

［4］黃向強(qiáng)、劉曉林等 尾礦砂在混凝土中的應(yīng)用研究［J］商品與質(zhì)量:學(xué)術(shù)觀察，2011(10):27～28.

［5］楊欣然、楊鎮(zhèn).尾礦砂復(fù)配河砂在混凝土中的應(yīng)用［J］商品混凝土，2013，(1).

［6］鄧初首、何兆芳.尾礦砂商品混凝土的試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用［J］安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2013，(1)